Способ измерения распределения пор по радиусам и по капиллярным давлениям в пористом образце

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистицеских

Республик («)661307

i !

4 Ъ (61) Дополнительное к авт. свид-ву № 543852 (22) Заявлено 14.03.77 (21) 2461803/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 05.05.79. Бюллетень №17

Дата опубликования описания 07.05.79. (51) M. Кл .

G 01 N 15/08

Государственный каматет

СССР по делам нзабретанхй и аткрытий (53) УДК 541,183 (088.8) (72) Автор ы изобретения

Ю. М. Вольфкович, Е. И. Школьников и В. Е. Сосенкин

Институт электрохимии АН СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОР

ПО РАДИУСАМ И ПО КАПИЛЛЯРНЫМ ДАВЛЕНИЯМ

В ПОРИСТОМ ОБРАЗЦЕ

Изобретение относится к технике исследования физических свойств веществ, а именно, к исследованиям структуры пористых тел и может. быть использовано в областях техники, где находят применение пористые тела, например катализаторы, электроды аккумуляторов и других химических источников тока, фильтры, строительные материалы и др.

В основном изобретении по авт. св. 10 № 543852 класса G 01 N 15/08 описан способ измерения распределения пор по радиусам и по капиллярным давлениям в пористом образце. Этот способ заключается в том, что при заполнении пор образца жидкостью или освобождении от нее исследуемый образец приводят в контакт с эталонным пористым образцом и по достижейии капиллярного равновесия иЗмеряют количество жидкости в образце и эталоне. При изменении общего количества жидкости измеряют равн((весную зависимость обьема жидкости в порах образца от ее количества в порах эталона.

Из этой зависимости, а также из известной кривой распределения пор по капиллярным давлениям для эталона, получают искомые кривые распределения пор по радиусам или по капиллярным давлениям р" для исследуемого образца. Здесь р" =-26cos9/г, где

6 — поверхностное натяжение, 8 — кривой угол смачивания, r — радиус порй (lj.

Этот способ не позволяет контролировать точность измерений, в результате чего могут иметь место погрешности в измерениях. Источниками погрешностей являются не установление состояния капиллярного равновесия, а также в ряде случаев некоторое изменение во времени структуры эталона или состояния его поверхности (например, за счет ее загрязнения), что приводит к изменению кривой распределения пор по капиллярным давлениям. . Целью дополнительного изобретения является повышение точности измерений.

Цель достигается тем, что образец приводят в контакт не менее, чем с двумя эталонными пористыми образцами различной структуры, расположенными с различных

661307 сторон от образца, а заполнение пор образца жидкостью или освобождение от нее осуществляют со стороны одного из эталонных образцов.

Крйвь1е"раСпределеййя-пор по капиллярным давлениям должны иметь всю область пор,, содержащихся в исследуемом образце, т. е. спектр радиусов пор и капиллярных давлений эталонов должен быть шире, чем у исследуемого образца, чтобы его кривые распределения пор по радиусам и по капиллярным давлениям могли быть независимо измерены при йомощи каждого из этих эталонов. После получения двух соответствующих кривых, например кривых распределенйя пор по радиусам, их сравнивают между собой и если отличие между ними вполне допустимое, то результирующую кривую получают как среднюю между данными кривыми.

Физическая сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем. В случае, 20 когда погрешность вызвана недостаточным для достижения равновесия временем выдержки образцов в контакте друг с другом, то при одностороннем отводе (или подводе) смачивающей жидкости с комплекта (или на комплект) контактирующих друг с другом образцов обязательно будет иметь место неравномерное распределение этой жидкости

" в порах одинакового радиуса, но расположенных в разных образцах. Причем поры эталонного образца, со стороны которого осуществляется отвод (например, путем ис- парения в окружающую среду при изоляции

= от йее всех остальных поверхностей комплекта) жидкости, будут менее затоплены, -чем соответствующие поры в других образ цах, в частности, другого эталона, расположенного с противоположной стороны комплекта от исследуемого образца. Наоборот, поры эталона (открытого), со стороны которого осуществляется подвод жидкости в неравновесном состоянии, будут более за- 40 топлейы, чем соответствующие йоры в другом эталоне, закрытом от массообмена с окружающей среды. В результате соответствующие кривые распределения пор по радиусам и по капиллярным давлениям для исследуемого образца, полученные по двум этим эталонам, будут закономерно отлйчаться друг от друга. При достаточной же для достижения капиллярного равновесия выдержке образцов в контакте друг с другом это отличие практически исчезает. В случае, когда погрешность измерения вызвана изменением во времени структурных или goверхностных характеристик эталона, то совершенно ясно, что такое изменение не может быть одинаковым для двух эталонов, 55 имеющих разную структуру, так как процессы, приводящие к этим изменениям (агломерация мельчайших частиц, приводящая к укрупнению пор, адсорбция поверхностноактивных веществ из окружающей среды и т. д.), сами зависят от структурных свойств пористых эталонов. Это различие в изменении структурных и поверхностных свойств эталонов, если оно имеет место, обязательно приводит и к различию в полученных с их помощью соответствующих кривых распределения для исследуемого образца. В этом случае для получения правильных кривых распределения пор по радиусам и по капиллярным давлениям эталоны более тщательно промываются инертными для материала эталона растворителями или заменяются на новые.

Пример. Для испытания способа измерения распределения пор по радиусам и по капиллярным давлениям был взят металлокерамический титановый образец, который яв. яется достаточно прочным и неамальгамирующимся. Эти качества необходимы, чтобы получить правильную кривую распределения пор по радиусам методом вдавливания ртути (ртутная порометрия). На чертеже изображены в координатах V — 1g г интегральные кривые распределения пор по радиусам, r/V — доля объема пор от объема всего образца (для исследуемого образца, измеренные следующими способами: а) кривая 1 (точки) получена методом ртутной порометрии; б) кривая 2 получена способом основного изобретения путем испарения воды относительно одного эталона (№ 1), полученного прессованием под давлением.

200 кг/cM платинового порошка и спеканием в течение 30 минут при 700 С. Этот эталон ранее использовался в течение 8 месяцев и перед каждым употреблением промывался этиловым спиртом при комнатной температуре; в) кривая 3 получена предлагаемым способом как средняя из двух кривых, полученных испарением воды относительно эталона № 1 и эталона № 2 (при этом максимальное отличие этих кривых друг от друга составляло 6,2% по величине V). Эталон № 2 изготавливался путем прессования под давлением 400 кг/см иридиевого порошка. При проведении измерения эталоны помещались по разйые стороны от измеряемого образца.

Оба эталона перед употреблением промывались этиловым спиртом при комнатной температуре; г) кривая 4 (кружки) получена-. так же, как и кривая 3, но перед измерением эталоны были более тщательно вымыты— сначала кипящей смесью этилового спирта с серным эфиром, затем концентрированной серной кислотой, а затем дистиллированной водой (при этом кривые, построенные относительно эталона № 1 и № 2, отличались между собой на величину не более 1%).

Применение способа обеспечило контроль за точностью измерения, который позволил выявить ошибку, связанную с неустановлес

661307 формула изобретения

Способ измерения распределения пор 1. Авторское свидетельство СССР по радиусам и по капиллярным давлениям 15 № 543852, кл. G 01 N 15/08, 1975, 05

5 фг,,4

Составитель Л. Свешникова

Редактор А. Абрамов Техред О. Луговая Корректор М. Пожо

Заказ 2428 38 Тираж 1080 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал П П П «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 нием капиллярного равновесия, а также вызванную загрязнением поверхности эталонов.

Этим способом была получена кривая с ошибкой менее 0,5% после тщательной отмывки эталонов. 5

В данном примере специально для иллюстрации кривые 2, 3 и 4 были измерены полностью, хотя для контроля за точностью достаточно было измерить по несколько или даже по одной точке на кривой. Это говорит о простоте и быстроте осуществления конт10 роля. в пористом образце по авт. св. № 543852, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, образец приводят в контакт не менее, чем с двумя эталонными пористыми образцами различной структуры, располагаемыми с различных сторон от образца, а заполнение пор образца жидкостью или освобождение от нее осуществляют со стороны одного из эталонных образцов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе